口蹄疫病毒3B蛋白通过VISA蛋白调控宿主天然免疫反应的分子机制研究

VISA is an critical adapter protein required for virus-triggered IFN-β signaling, recruiting RIG-I-like receptors and downstream signaling proteins to VISA signalosome at mitochondria upon virus infection, leading to activation of transcriptional factor IRF3 and NF-κB, and resulting in the induction of IFNs and other inflammatory cytokines. Thus, it participated in the antiviral immune signal transmission, and played a critical role in the process of the immune defense. The study of the foot and mouth disease virus has proved that a variety of proteins regulate the host natural immunity, but the mechanism of interaction between 3B protein and the host protein is still unclear. Previously, we confirmed that the 3B can interact with host protein VISA. In this study, we will verify this point by elucidating the molecular mechanism of the 3B protein of FMDV regulated antiviral innate immunity via VISA. the biological significance of the interaction of VISA protein was also studied by RNA interference, over expression VISA protein and other methods. It showed the critical role of 3B protein in FMDV-induced persistent infection. Then, a series of 3B truncated mutant plasmids were constructed, so that determine binding domain or key point of 3B protein interacting with VISA protein. It will lay the foundation to reveal the molecular mechanisms for the regulations and interactions between host proteins and 3B.

天然免疫接头分子VISA在病毒感染机体时，招募RIG-I样受体以及下游信号分子，激活转录因子IRF3和NF-κB，从而诱导天然免疫。而在病毒感染时多种蛋白与信号通路分子互助于调控。口蹄疫病毒研究已证实有多种蛋白调控宿主天然免疫，但3B蛋白与宿主蛋白作用参与调控的机制仍不清楚。本项目前期鉴定出了与3B蛋白互作的宿主蛋白VISA，因此本研究拟通过RNA干扰或过表达VISA蛋白，研究VISA蛋白在口蹄疫病毒3B蛋白调控宿主先天性免疫应答中的作用；同时构建系列口蹄疫病毒3B基因突变体，以确定相互作用的功能域或关键位点，确定VISA蛋白在抗病毒感染中的作用。研究结果将阐明口蹄疫病毒3B蛋白介导VISA调节天然免疫信号转导，为揭示口蹄疫病毒与宿主互作和调控机制奠定基础。

天然免疫应答是宿主对抗入侵微生物的第一道防线，在病原的传播和疾病的发展过程中发挥重要的作用。在病毒入侵机体之后，首先通过模式识别受体(PRRs)与病原体相关分子模式(PAMPs)相互识别，进一步激活一系列的免疫反应。同时宿主细胞通过多种方式负调节天然免疫反应的信号通路，以保证信号传导的平衡，进而防止过度免疫反应对宿主细胞造成损伤。口蹄疫病毒可通过操纵宿主细胞与病毒蛋白之间的相互作用，使病毒逃避自然细胞通路以利于病毒的复制。口蹄疫病毒研究已证实有多种蛋白调控宿主天然免疫，但3B蛋白与宿主蛋白作用参与调控的机制仍不清楚。在这项研究中，证明了3B蛋白在HEK293T细胞和PK-15细胞中抑制I型干扰素产生和宿主抗病毒反应中的重要作用。同时通过免疫共沉淀实验验证发现3B蛋白与病毒RNA传感器RIG-I相互作用，而与VISA蛋白之间没有相互作用，并且破坏了RIG-I与VISA之间的相互作用，阻断RIG-I介导的免疫信号。3B蛋白不影响RIG-I和VISA蛋白的表达，但与RIG-I相互作用以阻断RIG-I与E3泛素化连接酶TRIM25之间的相互作用，从而阻止TRIM25介导的K63泛素化和RIG-I激活。3B蛋白抑制IFN-β、干扰素刺激因子及促炎性因子的表达，阻断RIG-I介导的免疫信号通路的活化，从而促进口蹄疫病毒的复制。同时3B的三个不同拷贝都能抑制I型干扰素的产生，每个拷贝中的17A参与抑制口蹄疫病毒感染期间干扰素相关的抗病毒反应。结果表明了3B在抑制宿主固有免疫反应中的作用，并揭示了一种新的由3B蛋白介导的口蹄疫拮抗机制。研究结果为深入了解口蹄疫病毒与宿主互作和调控机制奠定基础，同时也为开发抗病毒药物和研制新型疫苗提供科学依据。